Особенности проектирования фундаментов в вытрамбованных котлованах
Проект фундаментов в вытрамбованных котлованах должен содержать:
• план отрывки котлована под здание или сооружение с отметками поверхности вытрамбовывания;
• размеры в плане и глубину отдельных котлованов;
• влажность грунта, при которой рекомендуется осуществлять вытрамбовывание котлованов, а при необходимости повышения влажности до оптимального значения - требуемое количество воды для увлажнения;
• ориентировочные размеры уплотненной зоны при принятых размерах трамбовки и режиме трамбования;
• минимально допустимые расстояния между котлованами ленточных прерывыстых фундаментов;
• размеры уширений в основании, объем жесткого материала (бетона, щебня, песчано-гравийной смеси и т. п.), втрамбовываемого в дно котлована, количество порций и объем одной порции;
• расчетные значения прочностных характеристик и модуля деформации уплотненных грунтов, условное расчетное сопротивление уплотненного грунта, действующие нагрузки на фундаменты;
• особые требования по технологии производства работ, контролю качества и приемке работ.
Отрывка котлована под здание или сооружение производится до отметки основания пола, с которой должно вестись трамбование.
Растительный слой и насыпной грунт с содержанием органического вещества более 0,05 должны быть полностью удалены.
При значительной их толщине, а также уклонах местности планировка дна выполняется подсыпкой местного глинистого грунта оптимальной влажности с уплотнением его до плотности сухого грунт = 1,55-1,60 т/м3, так как уплотнение грунта до более высокой плотности снижает эффективность трамбования.
При этом толщина подсыпки не должна превышать величины , принимаемой равной
(3.15) |
где – глубина вытрамбовывания, м;
– ширина или диаметр вытрамбованного котлована, м;
- толщина уширения из жесткого материала, при трамбовке с заостренным концом принимаемая:
• в форме шара (hbr = rhr) для случаев, когда ниже дна котлована залегают песчаные грунты с ρd >1,60 т/м3 или пылевато-глинистые грунты с ρd> 1,60 т/м3 и степенью влажности Sr < 0,7, а также
ρd > 1,70 т/м3 и Sr> 0,7;
• эллипсоида вращения с отношениями полуосей hbr/rbr= 1,4при залегании ниже дна котлована песчаных грунтов с ρd < 1,50 т/м3 или пылевато-глинистых грунтов с Sr<0,7 при ρd < 1,60 т/м3 и Sr > 0,7 при
1,5 < ρd < 1,70 т/м3 и hbr/rbr= 1,8 для глинистых грунтов с Sr > 0,7 и
ρd < 1,50 т/м.
Радиус уширения основания определяется по формуле:
(3.16) |
где – коэффициент, учитывающий форму уширения и при расположении центра уширения на расстоянии 0,5h1от основания заостренной части фундамента (см. рис. 3.14), принимаемый равным: для шара – khr = 0,62; эллипсоида с hhr/rhr = 1,4 – khr = 0,55; эллипсоида с hhrlrhr =1,8- khr = 0,51; Vcr - объем втрамбованного в дно жесткого материала, м3.
Площадь уширенного основания из жесткого материала в его наибольшем сечении принимается, равной
(3.17) |
Толщина уплотненной зоны ниже уширенной части из втрамбованного материала определется по формуле
(3.18) |
Радиус уплотненной зоны определяется по формуле
(3.19) |
где и – соответственно средние значения плотностей сухого грунта природного сложения и уплотненного грунта, принимаемые по формуле (3.17);
– коэффициент, принимаемый по табл. 3.13.
Площадь сечения уплотненной зоны, образующейся при втрамбовывании жесткого материала, в месте наибольшего уширения принимается равной
(3.20) |
Расположение вытрамбованных котлованов в плане для каркасных зданий принимается в соответствии с планом колонн и действующими нагрузками.
Под каждую колонну вытрамбовывается отдельный котлован, под спаренные колонны у деформационных швов котлован вытрамбовывается в два следа. У деформационных швов обычно вытрамбовывается один котлован с устройством соответствующего ростверка или уширенного оголовка под колонны.
Таблица 3.12
Значения коэффициента
Средняя плотность сухого грунта после уплотнения, т/м | Коэффициент при плотности сухого грунта природного сложения ρd , t/m3, равный | |||||||
1,25 | 1,30 | 1,35 | 1,40 | 1,45 | 1,50 | 1,55 | 1,60 | |
1,60 | 1,57 | 1,66 | 1,76 | 1,90 | 2,10 | 2,40 | 3,02 | – |
1,65 | 1,52 | 1,60 | 1,68 | 1,78 | 1,92 | 2,11 | 2,42 | 3,24 |
1,70 | 1,48 | 1,54 | 1,61 | 1,69 | 1,80 | 1,94 | 2,13 | 2,57 |
1,75 | 1,44 | 1,49 | 1,55 | 1,62 | 1,71 | 1,82 | 1,96 | 2,07 |
1,80 | 1,41 | 1,45 | 1,51 | 1,57 | 1,64 | 1,73 | 1,83 | 1,98 |
1,85 | 1,38 | 1,42 | 1,47 | 1,52 | 1,58 | 1,65 | 1,74 | 1,85 |
Примечание. Для промежуточных значений и величина определяется по интерполяции.
Фундаменты бескаркасных зданий располагаются в вытрамбованных котлованах по осям стен на расстояниях, определяемых исходя из нагрузок на фундаменты, планов расположения стен, длины фундаментных балок, прочности и деформативности цокольных панелей и панелей технического подполья, а также с учетом возможности вытрамбовывания близко расположенных котлованов. Минимальное расстояние между котлованами в свету принимается не менее 0,8 их ширины.
Глубина вытрамбованных котлованов принимается исходя из необходимой глубины заложения фундамента, толщины подсыпки, а также связи с каналами, приямками и коммуникациями.
Минимальная глубина вытрамбованных котлованов для фундаментов неглубокого заложения без уширения основания определяется по формуле:
(3.21) |
где = 1,5bm – максимальная толщина уплотненного слоя под котлованами, м;
– среднее значение плотности сухого грунта природного сложения (или насыпного) в пределах слоя от отметки трамбовки до нижней границы уплотненной зоны, т/м3 ;
s New Roman"/><wx:font wx:val="Cambria Math"/><w:i/><w:spacing w:val="0"/></w:rPr><m:t>.</m:t></m:r><m:r><w:rPr><w:rFonts w:ascii="Cambria Math" w:fareast="Times New Roman" w:h-ansi="Cambria Math"/><wx:font wx:val="Cambria Math"/><w:i/><w:spacing w:val="0"/><w:lang w:val="EN-US"/></w:rPr><m:t>s</m:t></m:r></m:sub></m:sSub></m:oMath></m:oMathPara></w:p><w:sectPr wsp:rsidR="00000000"><w:pgSz w:w="12240" w:h="15840"/><w:pgMar w:top="1134" w:right="850" w:bottom="1134" w:left="1701" w:header="720" w:footer="720" w:gutter="0"/><w:cols w:space="720"/></w:sectPr></w:body></w:wordDocument>"> – среднее значение плотности сухого грунта в пределах уплотняемой зоны, определяемое по формуле
(3.22) |
где – плотность грунта, т/м3;
– степень влажности уплотненного грунта, = 0,9;
– природная влажность грунта;
– плотность воды, т/м3 .
Для фундаментов с уширенным основанием минимальная глубина трамбовки принимается dpmin > 2bm.
Форма трамбовок в плане при трамбовании котлованов под обычные фундаменты принимается квадратной, прямоугольной или круглой с плоским или заостренным основанием (см. рис. 3.13). Уклон боковых стенок трамбовок принимается в пределах от 1:15
до 1:3.
Для устройства котлованов под фундаменты с уширенным основанием применяются трамбовки квадратной, шестигранной или круглой формы в плане с углом заострения нижнего конца 60-90°.
Во всех случаях высота трамбовки должна превышать максимальную глубину трамбования котлованов на 10-20 см. Вес трамбовки назначается исходя из того, чтобы удельное статическое давление по основанию трамбовки было для фундаментов без уширения основания не менее 30 кПа и с уширенным основанием – 50 кПа.
Число ударов трамбовки по одному следу для получения заданной глубины приближенно определяется по формуле:
(3.23) |
где – заданная глубина котлована, м;
–коэффициент, принимаемый равным 1,0 при вытрамбовывании котлованов в грунтах с влажностью, близкой к оптимальной, а при понижении влажности более чем на 0,03-0,05 от оптимальной – 0,7;
– средняя величина понижения дна котлована за один удар трамбовки принимается для трамбовок с плоским основанием площадью А, м2:
А < 1,0.......................... = 10 см;
А = 1,0-2,0.................... = 8 см;
А = 2,0.......................... = 6 см.
Для трамбовок с заостренным нижним концом – = 15 см.
Наибольшая эффективность при вытрамбовывании котлованов достигается при оптимальной влажности грунтов , определяемой по результатам опытного уплотнения или приближенно принимаемой по выражению (3.2).
Необходимый объем воды для получения оптимальной влажности грунта под каждый котлован определяется по формуле
(3.24) |
где – площадь проекции уплотненной зоны, м2.
Фундаменты в вытрамбованных котлованах проектируются, как правило, монолитными с учетом бетонирования их враспор со стенками котлована.
При расчете столбчатых и ленточных прерывистых фундаментов в вытрамбованных котлованах без уширенных оснований краевые давления под подошвой фундаментов определяются по формуле
(рис. 3.16):
r wsp:rsidR="00000000"><w:pgSz w:w="12240" w:h="15840"/><w:pgMar w:top="1134" w:right="850" w:bottom="1134" w:left="1701" w:header="720" w:footer="720" w:gutter="0"/><w:cols w:space="720"/></w:sectPr></w:body></w:wordDocument>"> | (3.25) |
где – сумма вертикальных нагрузок, действующих на фундамент, кН;
– собстственный вес фундамента, кН;
– площадь фундамента в среднем сечении на глубине 0,5h, м2;
- сумма моментов сил относительно подошвы фундамента, кНм;
– средняя ширина фундамента в сечении на глубине 0,5h, м;
– момент сопротивления среднего сечения фундамента на глубине 0,5hk (hk- глубина вытрамбованного котлована, м);
–реактивный отпор грунта, кПа:
(3.26) |
где = 60 кН/м2; = 0,4; - среднее давление в сечении фундамента на глубине 0,5hk,кПа.
При этом должны быть выполнены условия ртах < 1,2R1(2);
pmin> 0, где R1(2);- расчетное сопротивление грунта основания, кПа.
Рис. 3.16. Схема к расчету столбчатого фундамента
в вытрамбованном котловане:
1–столбчатый фундамент; 2 – граница уплотненной зоны
За расчетное сопротивление грунта основания фундамента в вытрамбованном котловане принимается минимальное значение, получаемое из расчетного сопротивления уплотненного грунта:
• R1, определяемого по формуле (5.7) СП 22.13330.2011 [25] с использованием прочностных характеристик φ11 и c11 уплотненных грунтов в водонасыщенном состоянии;
• R2, определяемого по формуле
(3.27) |
где gzg и – напряжения от собственного веса грунта соответственно на кровле подстилающего слоя и на отметке заложения фундамента, кПа;
– коэффициент уменьшения дополнительного давления от фундамента на кровле неуплотненного слоя, определяемый по табл. 5.8 СП 22.13330.2011 [25].
В формуле (3.27) начальное просадочное давление ρsl принимается с коэффициентом γg= 1,5 при определении рsl по результатам компрессионных испытаний и γg = 1,2 - по штамповым испытаниям.
Осадки столбчатых и ленточных прерывистых фундаментов в вытрамбованных котлованах определяются по схеме двухслойного основания, состоящего из уплотненного слоя грунта толщиной hs = 1,5bm и подстилающего деформации грунта в водонасыщенном состоянии Esat, величина которого для подстилающего слоя принимается в интервале изменения давления от нуля до начального просадочного давления psl.
Несущая способность фундаментов в вытрамбованных котлованах Fu с уширенным основанием на вертикальную нагрузку определяется при полном замачивании просадочного грунта в основании как наименьшее из значений:
• фундамента по жесткому материалу, втрамбованному в дно котлована Fu1;
• несущей способности уплотненного грунта в пределах уплотненной зоны Fu2;
• несущей способности подстилающего уплотненную зону грунта природной структуры Fu3,.
Несущая способность фундамента Fu1, исходя из несущей способности жесткого материала, втрамбованного в дно котлована, определяется по формуле
(3.28) |
где = 1,0 – коэффициент условий работы фундамента;
- расчетное сопротивление жесткого материала, принимаемое равным: для жесткого бетона, щебня и гравия 10 000 кПа, для крупного песка - 5000 кПа;
–площадь нижнего сечения фундамента, м2.
Несущая способность по уплотненному слою вычисляется по формуле
(3.29) |
где и – коэффициенты условий работы, равные 1,0;
R'c – расчетное сопротивление уплотненного грунта под уширением, кПа, определяемое по табл. 3.13;
–площадь поперечного сечения уширенного основания из жесткого материала в месте его наибольшего уширения, м2;
d wsp:val="00FF500A"/><wsp:rsid wsp:val="00FF70FB"/></wsp:rsids></w:docPr><w:body><w:p wsp:rsidR="00000000" wsp:rsidRDefault="00640D4E"><m:oMathPara><m:oMath><m:r><w:rPr><w:rFonts w:ascii="Cambria Math" w:fareast="Times New Roman" w:h-ansi="Cambria Math"/><wx:font wx:val="Cambria Math"/><w:i/><w:spacing w:val="0"/></w:rPr><m:t>h</m:t></m:r></m:oMath></m:oMathPara></w:p><w:sectPr wsp:rsidR="00000000"><w:pgSz w:w="12240" w:h="15840"/><w:pgMar w:top="1134" w:right="850" w:bottom="1134" w:left="1701" w:header="720" w:footer="720" w:gutter="0"/><w:cols w:space="720"/></w:sectPr></w:body></w:wordDocument>"> – высота наклонной части фундамента, находящейся в грунте, м;
–периметр поперечного сечения фундамента в его средней части, м;
–расчетное сопротивление грунта по боковой поверхности наклонной части, кПа, принимаемое по табл. 3.14;
– коэффициент условий работы грунта по боковой поверхности фундамента, принимаемый = 0,8;
– уклон боковых стенок фундамента в долях единицы, при
> 0,025 принимаемый равным 0,025;
–компрессионный модуль деформации верхнего слоя грунта природной структуры в водонасыщенном состоянии при р < psl кПа;
i–коэффициент условий работы, принимаемый γci = 0,5;
–реологический коэффициент, принимаемый = 0,8.
Таблица 3.13
Значения уплотненного грунта под уширением
Глубина от поверхности до низа уширенного основания, м | , кПа, при I1 | ||||||
0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | ||
2,0 | |||||||
2,5 | |||||||
3,0 | |||||||
3,5 | |||||||
4,0 | |||||||
5,0 |
Таблица 3.14
Значение Rf по боковой поверхности наклонной части фундамента
Глубина вытрамбовывания, м | Rf, к I1, | ||||
0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | |
1,5 | |||||
2,0 | |||||
2,5 | |||||
3,0 | |||||
3,5 | |||||
4,0 |
Несущая способность фундамента Fu3 на вертикальную нагрузку по подстилающему слою определяется по формуле
(3.30) |
где – коэффициент условий работы подстилающего неуплотненного грунта, принимаемый по табл. 3.155
Таблица 3.15
Глубина трамбования dp, м | 2,0 | 2,5 | 3,0 | 3,5 |
Коэффициент | 1,0 | 1,2 | 1,4 | 1,6 |
R – расчетное сопротивление подстилающего слоя грунта, определяемое для непросадочных грунтов согласно требованиям СНиП 2.02.01-83* [22], а для просадочных грунтов - по нижеприведенной формуле с коэффициентом k, вводимым к величине pst и принимаемым равным при определении psl по штамповым испытаниям k = 1,2, по компрессионным испытаниям - k= 1,5:
(3.31) |
где и – напряжения от собственного веса грунта соответственно на кровле подстилающего слоя и на отметке заложения фундамента, кПа;
– коэффициент уменьшения дополнительного давления от фундамента на кровле неуплотненного или незакрепленного слоя, определяемый по табл. 5.8 СП 22.13330.2011[35];
As – площадь поперечного сечения уплотненной зоны в месте ее наибольшего размера, м2.
Несущая способность уплотненных грунтов под фундаментами и вокруг них в вытрамбованных котлованах с уширенным основанием на горизонтальные нагрузки и моменты Fhопределяется по формуле
(3.32) |
где –коэффициент условий работы, = 0,8;
– реактивный отпор грунта, определяемый по формуле (3.26);
–средняя ширина фундамента на глубине 0,5/г;
d wsp:val="00FF500A"/><wsp:rsid wsp:val="00FF70FB"/></wsp:rsids></w:docPr><w:body><w:p wsp:rsidR="00000000" wsp:rsidRDefault="00446EE5"><m:oMathPara><m:oMath><m:r><w:rPr><w:rFonts w:ascii="Cambria Math" w:fareast="Times New Roman" w:h-ansi="Cambria Math"/><wx:font wx:val="Cambria Math"/><w:i/><w:spacing w:val="0"/></w:rPr><m:t>h</m:t></m:r></m:oMath></m:oMathPara></w:p><w:sectPr wsp:rsidR="00000000"><w:pgSz w:w="12240" w:h="15840"/><w:pgMar w:top="1134" w:right="850" w:bottom="1134" w:left="1701" w:header="720" w:footer="720" w:gutter="0"/><w:cols w:space="720"/></w:sectPr></w:body></w:wordDocument>"> –высота фундамента без учета заостренной части, м.
Расчетная вертикальная нагрузка на фундаменты в вытрамбованных котлованах с уширенным основанием
(3.33) |
где – коэффициент надежности, принимаемый при определении несущей способности фундаментов расчетом = 1,4, а по данным испытаний = 1,0.
Опытные работы по вытрамбовыванию котлованов производят на площадке, расположенной в непосредственной близости от строящегося объекта; в котловане, отрытом на проектную глубину, для всех видов и размеров трамбовок, применяемых для устройства фундаментов с замером величин понижения дна котлована после каждых двух ударов трамбовки.
После вытрамбовывания опытного котлована по оси его отрывают шурфы или траншею на глубину не менее 2bт ниже его дна с таким расчетом, чтобы одна из его стенок проходила через центр котлована.
В шурфе определяют форму и размеры уплотненной зоны, уширенного основания из втрамбованного материала, а также отбираются монолиты уплотненного грунта с целью определения его прочностных характеристик с и φ.
Дата добавления: 2015-10-09; просмотров: 2077;